抄録
不規則粗面上を流れる乱流の数値シミュレーションのために、不規則粗面を半球群で置き換えたモデル粗面を考えた。不規則に配置されたさまざまな寸法の半球の抗力を評価してこれらを平面上のせん断応力で置き換える。本報告は全ての場合に対して適用できる、簡潔な抗力の式を導くことを目的としている。このために、半球が周期的に配置された代表的な粗面を選び、この粗面をもつ溝乱流の数値シミュレーションを行った。得られた抗力の式を二つの方法で検証した。一つは、不規則粗面をモデル化したある一つのモデル面を過ぎる流れの数値シミュレーションを行い、その流れの中で個々の半球が受ける抗力を調べた。抗力は得られた式の近くに分布することが確かめられた。他の一つは、ScaggsらとChenが行った、半球粗面をもつ円管の管摩擦係数の測定値と、得られた抗力の式を用いた一次元解析で求めた結果と比較した。いずれもほぼ満足な結果が得られ、提案の粗面モデルによる粗面流れ計算のスキームの基礎が確立できた。
